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METAV 2020 Werkzeugdaten als Basis für Industrie-4.0-Lösungen

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde / Jürgen Schreier

Präzisionswerkzeuge haben in der digitalen Produktion eine Schlüsselfunktion. Die passgenaue Einbindung in die Produktionsabläufe und die gezielte Verarbeitung der Werkzeugdaten sind die Basis für zukunftsfähige Industrie 4.0-Lösungen.

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METAV 2020 (10. bis 13. März in Düsseldorf) zeigt den praktischen Nutzen von Digitalisierung und Automatisierung in der Werkzeugbereitstellung.
METAV 2020 (10. bis 13. März in Düsseldorf) zeigt den praktischen Nutzen von Digitalisierung und Automatisierung in der Werkzeugbereitstellung.
(Bild: Messe Düsseldorf / ctillmann)

Die Digitalisierung der Produktionsprozesse spielt für jedes Unternehmen, das erfolgreich am Markt agieren möchte, eine wichtige Rolle. Da das Werkzeug mit seinen spezifischen Daten in der zerspanenden Bearbeitung ein wesentlicher Bestandteil der Prozesskette ist, muss es sich ins digitale Produktionsumfeld einpassen. „Dazu gehört, dass alle digitalen Möglichkeiten konsequent implementiert werden – vom Werkzeug an sich über die Werkzeugaufnahme inklusive Spannvorgang und Wuchten bis hin zur Werkzeugvoreinstellung und zum Einsatz auf der Maschine“, fasst Andreas Haimer, Geschäftsführer der Haimer GmbH, Igenhausen, das Spektrum zusammen.

Ein wichtiger Ansatz sei in diesem Zusammenhang das digitale Serviceangebot der Werkzeughersteller für ihre Kunden, zum Beispiel, dass sämtliche Werkzeugdaten online abrufbar sind. Entscheidend ist laut Haimer außerdem eine Toolmanagement-Lösung, die einen digitalen Workflow der Werkzeugdaten ermöglicht. Das heißt: Die Software muss in der Lage sein, das komplette Werkzeugumfeld – Schrumpfen, Wuchten, Voreinstellen – in den digitalen Prozess einzubinden und automatisierbar zu machen.

Austausch der Werkzeugdaten über Standortgrenzen hinweg

Fest steht: Durch die Digitalisierung ändert sich der gesamte Produktionsablauf. Mithilfe hinterlegter Werkzeugdaten lässt sich vorab der gesamte Fertigungsprozess simulieren und optimieren. Auch Lagersysteme sind oft angeschlossen und der Verbleib jedes einzelnen Werkzeugs kann nachvollzogen werden. „Unterm Strich sparen die Unternehmen durch die Digitalisierung in der Produktion Zeit, Geld und Ressourcen“, sagt Bernd Schwennig, technische Leitung Vertrieb bei der E. Zoller GmbH & Co. KG, Pleidelsheim, einem Mitglied des GTDE-Vereins (Graphical Tool Data Exchange – Standard Open Base), der sich unter dem Dach des VDMA Präzisionswerkzeuge des Themas Werkzeugdatenaustausch angenommen hat.

Grundlage für jeden Automatisierungsprozess sind immer die Werkzeugdaten, die inzwischen viel mehr als nur die Geometriedaten beinhalten. Neben maschinenspezifischen Daten gehören zum Beispiel auch die verfügbare Reststandzeit oder der Lagerort beziehungsweise der Magazinplatz auf der Maschine dazu.

Fokusthemen der METAV 2020

Es war im März 1980, als die METAV, damals mit dem Untertitel „der Markt für Metallbearbeitung“ erstmals in Düsseldorf ihre Tore öffnete. Sehr schnell mauserte sie sich zur führenden Messe für die Metallbearbeitung im geraden Jahr. Heute gibt sie den Ton an im größten industriellen Ballungsraum Deutschlands und den angrenzenden Märkten.

Die METAV 2020 findet vom 10. bis 13. März statt. Im Fokus stehen die Prozesskette in der Metallbearbeitung (Werkzeugmaschinen, Fertigungssysteme, Präzisionswerkzeuge, automatisierter Materialfluss, Computertechnologie, Industrieelektronik und Zubehör) ergänzt um die Areas zu den Themen Quality, Medical, Moulding und Additive Manufacturing. „Sie ziehen ihr eigenes Publikum an und haben sich als Plattformen etabliert“, sagt Dr. Wilfried Schäfer, Geschäftsführer beim METAV-Veranstalter VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken). Schließlich nimmt Industrie 4.0 in der Metallbearbeitung Fahrt auf.

Wichtige Aspekte sind die vernetzte Fertigung, Cloud-Anwendungen und Datenanalyse. Die METAV bietet eine umfassende Betrachtung und Bewertung dieser Entwicklung, sowohl an den Ständen der Aussteller als auch im Rahmenprogramm.

„Diese Daten sind natürlich, sofern das in den Unternehmen gewünscht ist, weltweit verfügbar“, so Schwennig weiter. Es sei zudem davon auszugehen, dass die Daten innerhalb eines Unternehmens immer mehr über Standortgrenzen hinweg ausgetauscht werden. „Dass eine Bestellung bei einem Werkzeuglieferanten ausgelöst wird, wenn ein Mindestbestand in einem Fertigungsbetrieb unterschritten ist, ist dabei sicherlich nur ein kleiner Aspekt, der aber bereits heute Anwendung findet. Insgesamt wird der gesamte Austausch viel offener. Das bringt natürlich wieder ganz andere Herausforderungen mit sich“, fügt er hinzu.

„Auch in der digitalen Produktion wird der eigentliche Zerspanungsprozess hinsichtlich Bauteilqualität und Wirtschaftlichkeit immer noch maßgeblich durch das Werkzeug beeinflusst. Das Werkzeug bleibt somit ein entscheidender Erfolgsfaktor in der zerspanenden Fertigung”, ergänzt Dr. Steffen Lang, Leiter Geschäftsbereich Dienstleistung bei der Gühring KG, Albstadt.

Logistik zur Werkzeugversorgung der Maschine wird optimiert

Die digitale Integration der Zerspanungsmaschinen ermöglicht es, die Leistungsfähigkeit und den aktuellen Zustand des in der Maschine eingesetzten Werkzeugs sehr viel genauer als bisher zu erfassen. Mit der sich daraus ergebenden Transparenz kann die gesamte Logistik zur Werkzeugversorgung der Maschine optimiert werden.

Lang fasst den Umfang einer automatisierten Werkzeugbereitstellung zusammen: „Das fängt mit der Voreinstellung der an den Maschinen tatsächlich benötigten Werkzeuge an, die in der optimalen Reihenfolge montiert und eingestellt werden. Weiter geht es mit der Verbrauchsüberwachung des Lagerbestandes sowie der Erfassung von Standleistungsänderungen und deren direkter Berücksichtigung bei der weiteren Werkzeugdisposition. Und letztendlich erfolgt die Weiterleitung der Verbrauchs- und Leistungsdaten an die Lieferanten, um die Werkzeugleistung und -versorgung zu optimieren.”

In diesem Zusammenhang bietet Gühring eine Maschinenanbindung an, mit der der Maschinenstatus und technologische Prozessparameter wie Spindelleistung und -drehmoment sowie Kräfte der Vorschubachsen erfasst werden. Zudem können die Maschinendaten direkt in der Produktion erfasst und auf dieser Basis der Zerspanungsprozess unmittelbar optimiert werden.

Um die Digitalisierung weiter voranzutreiben, hat das Unternehmen für seine Produkte zudem eine eigene Toolmanagement-Software entwickelt, die den Austausch von Soll- und Ist-Werten sowie anderer Werkzeugdaten zwischen den einzelnen Stationen im Werkzeugraum und dem Unternehmensnetzwerk durchführt und organisiert. Die Haimer-Geräte aus der Industrie 4.0-Serie sind zudem durch moderne digitale Features und Schnittstellen automatisierbar.

Ganzheitliches Werkzeugdaten-Handling

Für Zoller steht das ganzheitliche Werkzeugdaten-Handling im Fokus. Die Einstell- und Messgeräte des Unternehmens ermitteln die notwendigen Werkzeuggeometriedaten und bereiten sie so auf, dass die Werkzeugmaschine sie einlesen kann. „Schon bei diesem Schritt der Datenübertragung bieten wir unterschiedlichste Lösungen für jede Betriebsgröße. Die Daten können sowohl manuell eingegeben als auch per Netzwerk oder RFID-Chip übertragen werden“, berichtet Bernd Schwennig.

Das Toolmanagement beinhaltet neben der Organisation der Werkzeuglagerung auch Auswertemöglichkeiten, beispielsweise zu Standzeit oder Kosten für den Werkzeugeinsatz, heruntergebrochen auf einen speziellen Auftrag oder sogar ein spezielles Bauteil. „Unser Ziel ist es stets, höchste Transparenz im gesamten Werkzeugwesen zu generieren und so die Produktionsabläufe zu optimieren und schneller sowie wirtschaftlicher zu gestalten“, sagt Schwennig.

Jedes Element im Werkzeugumfeld muss Industrie 4.0-fähig sein

Doch auch der Anwender muss sich mit dem Thema Digitalisierung auseinandersetzen. Gerade bei Neuinvestitionen sollten Unternehmen darauf achten, dass jedes Element im Werkzeugumfeld Industrie 4.0-fähig ist und sich in den digitalen Workflow eingliedern lässt. „Ein Werkzeug sollte sich beispielsweise mit RFID-Datenchips oder über QR- beziehungsweise Data Matrix-Codes eindeutig identifizieren lassen und über diese Erkennung weitere Werkzeugdaten wie Artikelnummer oder 3D-Modelle liefern“, benennt Andreas Haimer konkrete Eckdaten.

Schwenning ergänzt: „Das Wichtigste für einen optimalen Werkzeugeinsatz sind gut gepflegte Werkzeugdaten. Ohne Werkzeugdaten ist der gesamte Ablauf nicht denkbar: weder die digital unterstützte Lagerhaltung noch das Abrufen von Messprogrammen und das Einlesen der Werkzeugdaten in die Maschine.“, Natürlich sei dieser erste Schritt lästige Fleißarbeit, die aber die notwendige Grundlage biete, um auch in Zukunft bestehen zu können.

Die Online-Überwachung der den Zerspanungsprozess bestimmenden Maschinenparameter wie Drehmoment und Leistungsaufnahme der Spindel, Vorschubkräfte der Achsen etc. ermöglicht es, den Einsatz des Werkzeugs zu optimieren oder die Auslegung des Werkzeugs besser an die Bearbeitungsaufgabe anzupassen. „Beides bringt dem Anwender die Möglichkeit, seine Produktivität gezielter zu steigern. Für ihn ist es wichtig, diese Vorteile der Maschinenanbindung zu kennen und zu nutzen, um seine Wettbewerbsfähigkeit zu steigern”, unterstreicht Dr. Steffen Lang.

Cyber Security Kongress auf der METAV 2020

Fast zwei Drittel der deutschen Unternehmen wurden bereits mindestens einmal gehackt, so das Ergebnis einer Befragung der Deutschen Telekom. Auch der Maschinenbau verzeichnet einen deutlichen Anstieg von Angriffen auf seine Produktionsanlagen.

Weil künftig die Mehrzahl der Maschinen an das Internet angeschlossen sein wird, stehen alle Beteiligten - das sind Maschinenhersteller, Komponentenlieferanten, Maschinenbetreiber und ggf. auch Dienstleister - vor ganz neuen Herausforderungen. Ging es bisher in erster Linie um Produktivität, Robustheit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit, rückt nunmehr zusätzlich die IT-Sicherheit in den Blick.

Bernd Gehring, bei der Voith AG in Heidenheim für die industrielle Security zuständig, betont: „Ältere Maschinen tragen das Risiko in sich, dass die Software auf einem völlig veralteten Stand ist und Hersteller oft keine Updates mehr zur Verfügung stellen. Deshalb sind Unternehmen gut beraten, sich frühzeitig auf die digitale Wartung ihrer Maschinen vorzubereiten.“

Beim Cyber Security Kongress von VDMA und VDW auf der METAV 2020 sprechen hochkarätige Referenten von Siemens, der ZF Group, vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, von Voith, Trumpf und der Deutschen Telekom u.a. über besondere Herausforderungen in der Automobilindustrie im Hinblick auf Cyber Security, über Chancenpotenziale von Sicherheitssystemen und Lösungen zur Risikobewältigung.

Wann: Mittwoch, 11. März 2020, 10.30 bis 14.30 Uhr
Wo: METAV 2020, Messegelände Düsseldorf, Halle 1, Raum 14
Teilnahmegebühr: 89 Euro zzgl. MwSt.

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Über den Autor

Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

Fachredakteurin für Wirtschaft und Technik